第12章 继电保护新技术

第12章继电保护新技术12.1继电保护的发展历程与发展趋势12.2继电保护的新技术12.1继电保护的发展历程与发展趋势12.1.1继电保护的发展历程12.1.2继电保护的发展趋势电力系统继电保护先后经历了不同的发展时期，机电式继电保护、晶体管继电保护、基于集成运算放大器的集成电路保护，到了20世纪90年代，继电保护技术进入了微机保护时代。12.1.1继电保护的发展历程我国电力系统继电保护技术在经历了机电式继电保护、晶体管继电保护、基于集成运算放大器的集成电路保护三个阶段的发展之后，正在向更加智能化、网络化、信息化的方向发展。12.1.2继电保护的发展趋势12.2继电保护的新技术12.2.1信息技术在继电保护中的应用12.2.2可编程控制器在继电保护中的应用12.2.3自适应控制技术在继电保护中的应用12.2.4广域保护12.2.5新型互感器的应用12.2.6专家系统在继电保护中的应用12.2.7人工神经网络在继电保护中的应用12.2.8模糊理论在继电保护中的应用12.2.9多代理系统在继电保护中的应用12.2.10智能方法在继电保护中的综合应用许多新技术都不断应用到继电保护的领域，例如，IT技术的应用，如前所述实现了保护、控制、测量、数据通信一体化；应用人工神经网络，可以解决复杂的非线性化问题；应用光电互感器解决电流互感器的饱和问题；应用可编程控制器（PLC）代替传统的机械触点继电器等。现分述如下。当代继电保护技术的发展，正在从传统的模拟式、数字式探索着进入信息技术领域。在变电站综合自动化方面，保护的配置比较灵活。如果变电站综合自动化采用传统模式，也就是远方终端装置（RTU）加上当地监控系统，保护装置的信息可以通过遥信输入回路进入RTU，也可以通过串行口与RTU按照约定的通信规约进行信息传递。12.2.1信息技术在继电保护中的应用如果变电站综合自动化采用全分散式，也就是按一次主设备为安装单位，将保护、控制等单元分散，就地安装在主设备旁。具体实施又分为两种模式：保护相对独立，控制和测量合一；保护、控制和测量合一。可编程控制器（PLC）可以视为具有特殊体系结构的工业计算机，更适应于控制要求的编程语言。在由继电器组成的控制系统里，要把各个分立元件用导线连接起来，这对于实现复杂的逻辑关系以及需要定期改变操作任务来说，显然是不适宜的。12.2.2可编程控制器在继电保护中的应用而使用PLC就可以解决上述问题，通过软件编程的方式来代替实际的各个分立元件之间的接线。为了减少占地面积，还可以用PLC内部已定义的各种辅助继电器来取代传统的机械触点继电器。自适应继电保护的概念可定义为能根据电力系统运行方式和故障状态的变化而实时改变保护性能、特性或定值的新型继电保护。自适应继电保护的基本思想是使保护能尽可能地适应电力系统的各种变化，进一步改善保护的性能。自适应继电保护具有改善系统的响应、增强可靠性和提高经济效益等优点，在输电线路的距离保护、变压器保护、发电机保护、自动重合闸等领域内有着广泛的应用前景。12.2.3自适应控制技术在继电保护中的应用广域保护为如何在全国联网的趋势下配置合理的保护防线提供了解决方案。广域保护可定义为：依赖电力系统多点的信息，对故障进行快速、可靠、精准的切除，同时分析故障切除对系统安全稳定运行的影响，并采取相应的控制措施，这种同时实现继电保护和自动控制功能的系统称为广域保护系统。12.2.4广域保护目前广域保护系统可以分为两类：一类是利用广域信息，主要完成安全监视、控制、稳定边界计算、状态估计等功能，其侧重点在广域信息的利用和安全功能的实现；

另一类则是利用广域信息完成继电保护功能。引起继电保护应用的另一个根本性的革命可能是光电流互感器（OTA）、光电压互感器（OTV）以及基于该种互感器的保护在电力系统中的应用。光电式互感器与传统的互感器相比有其明显的优点：实现了高压和弱电的完全绝缘隔离，用光纤传递测量量无电磁干扰影响，无CT饱和问题，频率响应宽。这些特点将使各种保护的技术性能得以改善，并彻底改变保护的应用条件和应用方式。12.2.5新型互感器的应用在电力系统继电保护的专家系统中，常用的知识表达方式有：基于谓词逻辑表示法、基于产生式规则表示法、基于过程式知识表示法、基于框架式表示法、基于知识模型表示法和基于面向对象表示法。实质上后两种是由于计算机和语言技术、智能技术的发展而形成的，它们是在前四种基础上的新形式和新结构。12.2.6专家系统在继电保护中的应用人工神经网络（ANN）是模拟人脑组织结构和人类认知过程的信息处理系统。它以其诸多优点，如并行分布处理、自适应、联想记忆等，在智能保护中受到越来越广泛的重视，而且已显示出巨大的潜力，并为智能化继电保护的研究开辟了一条新途径。12.2.7人工神经网络在继电保护中的应用应用ANN技术实现故障诊断不同于ES诊断方法。

ANN方法通过现场大量的标准样本学习与训练，不断调整ANN中的连接权和阈值，使获取的知识隐式分布在整个网络上，并实现ANN的模式记忆。因此，ANN具有强大的知识获取能力，并能有效的处理含噪声数据，弥补了ES方法的不足。

1．基于故障分量的电压暂态高频分量的模糊选相新原理

2．根据模糊贴近度的原理对变压器故障电流和励磁涌流进行了研究12.2.8模糊理论在继电保护中的应用目前，在电力系统中，多代理技术主要应用于电压稳定、远程控制和潮流分布计算、故障诊断等方面，同时也逐渐应用于继电保护中。12.2.9多代理系统在继电保护中的应用每种智能控制方法都有其内在的局限性，难以满足处理电力系统实际复杂问题的需要。如何将这些控制方法结合起来形成一种综合的智能控制，使综合的智能控制系统能够体现出各种控制方法的优势而尽量避免各自的不足，综合利用模糊理论